DE20004518U1

DE20004518U1 - Befestigung für Heizpatrone

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Publication number: DE20004518U1
Application number: DE20004518U
Authority: DE
Original assignee: Tuerk and Hillinger GmbH
Current assignee: Tuerk and Hillinger GmbH
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2010-03-11

Description

NEYMEYER & PARTNER GbR, Patentanwälte * J J J JJ .* 1*1* 78052 Villingen-Schwenningen (DE)

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Anmelder: Türk + Hillinger GmbH 78532 Tuttlingen

Anmelder-Nr.: 1522213

Bezeichnung: Befestigung für Heizpatrone

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Befestigung der metallenen, an einem Ende offenen Rohrhülse einer elektrischen Heizpatrone an einem metallenen, zumindest teilweise runden Halter, der in die Wand eines ein zu erwärmendes Medium enthaltenden Hohlraums einsetzbar · ist und mit welchem die Heizpatrone im Hohlraum positioniert wird.

Elektrische Heizpatronen mit einer an einem Ende offenen Rohrhülse, aus welcher die Anschlußlitzen bzw. Anschlußdrähte des in der Rohrhülse untergebrachten Heizelements herausgeführt sind, werden in der Regel festsitzend und unbeweglich in Haltern befestigt, mittels welcher sie in der Wand eines Hohlraums befestigt werden können, in dem sich ein zu erwärmendes Medium, z.B. eine Flüssigkeit^ein Wachs od. dgl., befindet.

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Diese Halter sind meistens mit einem Gewinde versehen, das in eine Gewindebohrung der betreffenden Wand eingeschraubt werden kann.

Es gibt aber auch Anwendungsfälle, bei denen es erforderlich ist, die Heizpatrone mit ihrer Rohrhülse schwenkbeweglich an dem Halter zu befestigen, so daß die Heizpatrone gegenüber dem Halter bzw. dessen Achse nach allen Seiten hin zumindest um einen kleinen Winkel von etwa 5° bis 10° schwenkbar ist.

Dieses Erfordernis tritt beispielsweise dann auf, wenn eine solche Heizpatrone mit dem daran befestigten Halter in Heizungs- oder Kühlsysteme eingebaut werden muß, die von anderen Konstruktionselementen oder Bauteilen relativ eng umgeben sind ein gerades Einführen der Heizpatrone mit dem Halter in die dafür vorgesehene Wandöffnung des das Medium enthaltenden Hohlraums nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der es möglich ist, die Heizpatrone auf einfache Weise unlösbar jedoch so zu verbinden, daß die Heizpatrone mit wenig axialem Spiel im Halter gegenüber dessen Achse nach allen Seiten um einen Winkel von wenigstens 5° schwenkbar ist.

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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch,.daß die an einem Ende offene Rohrhülse mit einem radial nach außen erweiterten Rand versehen ist, der mit axialem und radialem Spiel in einer Ringnut des Halters angeordnet ist, wobei der sich unmittelbar an den erweiterten Rand anschließende Endabschnitt der Rohrhülse von einem gegenüber der Ringnut radial nach innen vorspringenden Ringbund des Halters umschlossen ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird nicht nur die Schwenkbarkeit der Heizpatrone im Halter erreicht sondern auch eine mit einfachen Mitteln und auf einfache Weise herstellbare Verbindung geschaffen, die unlösbar ist und die axiale Beweglichkeit der Heizpatrone im Halter auf ein Minimum beschränkt.

Wie nach den Ansprüchen 2 und 3 vorgesehen ist, kann der erweiterte Rand der Rohrhülse auf unterschiedliche Arten gebildet werden, wobei die Ausgestaltung nach Anspruch 2 wohl die einfachste und vorteilhafteste Art darstellt.

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Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 4 wird das Einführen des erweiterten Randes der Rohrhülse in den Halter bzw. dessen Ringnut auf sehr einfache Weise ermöglicht, wobei die Herstellung des Endzustandes, durch welche die unlösbare Verbindung zwischen der Rohrhülse und dem Halter erzeugt wird,.auf einfache Weise dadurch ermöglicht wird, daß ein konischer Umfangsabschnitt beispielsweise durch eine konische Preßhülse in seine etwa zylindrische Endform gebracht wird.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 5 dient der Erleichterung der Anwendung einer konischen Preßhülse, die von der Stirnseite her über den konischen Umfangsabschnitt geschoben wird, aus welcher die Heizpatrone aus dem Halter herausragt.

Mit Hilfe der Ausgestaltung nach Anspruch 6 wird erreicht, daß bei minimalem radialem Spiel die Schwenkbarkeit der Rohrhülse im. Halter erhalten bleibt.

Die Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 7 bis 10 betreffen formgestalterische Einzelheiten des Halters, die Voraussetzung sind für die Erzielung der angestrebten Eigen-

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schäften der Verbindung zwischen der Rohrhülse und dem Halter, wobei die Ansprüche 11, 12 und 13 weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beinhalten.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 im Schnitt die Anordnung einer Heizpatrone mit Halter in der Wand eines z; B. Flüssigkeit enthaltenden Hohlraums;

Fig. 2 in vergrößerter Schnittdarstellung den unteren Abschnitt eines die Heizpatrone aufnehmenden Halters in seiner Ausgangsform;

Fig. 3 teilweise geschnitten den oberen mit dem Halter zu verbindenden Endabschnitt der Rohrhülse der Heizpatrone:

Fig. 4 ebenfalls in Schnittdarstellung den.unteren Halterabschnitt der Fig. 2 in seiner Endform mit unlösbar verbundener Heizpatrone;

Fig. 5 den in Fig., 2 dargestellten unteren Endabschnitt des Halters in seiner Ausgangsform mit

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einer zu seiner Verformung angesetzten Preßhül se;

Fig. 6 den oberen Endabschnitt der Rohrhülse der Heiz patrone mit angeschweißtem Flanschring;

Fig. 7 das obere Rohrhülsenende mit einem formschlüssig befestigten Flanschring.

Fig. 1 zeigt in ausgezogenen Linien und in natürlicher Größe eine Heizpatrone 1, die an einem im wesentlichen mehrstufigen zylindrischen Halter 2 befestigt ist und mittels dieses Halters 2 in einer oberen horizontalen Wand 3 eines mit einem nicht dargestellten Medium, z.B. einer Flüssigkeit, gefüllten.Hohlraumes 4 befestigt ist. Dieser Hohlraum ist umschlossen von der oberen horizontalen Wand 3, zwei weiteren vertikalen Wänden 5 und 6 sowie von einer Bodenwand 7.

Zur Aufnahme des Halters 2 ist die obere Wand 3 mit einer entsprechend ausgebildeten, durchgehenden vertikalen Bohrung 8 versehen.

In Phantomlinien ist dargestellt, wie die Heizpatrone 1 relativ zur Mittelachse 9 des Halters 2 um.einen Winkel Wl von etwa 5° bis 10° nach allen Seiten verschwenkbar ist. Falls erforderlich, kann dieser Winkel Wl durch ent-

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sprechenden Gestaltung des Halters 2 auch auf weniger als .5° beschränkt oder auf mehr als 10° vergrößert werden.

Oberhalb des den Hohlraum 4 umschließenden Gehäuses 10
ist beispielsweise in der Nähe der Achse 9 ein Bauteil 11 angeordnet, welches verhindert, daß die Heizpatrone 1 mit dem Halter 2 in exakt vertikaler Lage durch die Bohrung 8 in den Hohlraum 4 eingeführt werden kann. Es ist durch
die in Phantomlinien wiedergegebene Darstellung erkennbar,
daß der Halter 2, um an dem Bauteil 11 vorbeigeführt werden zu können, eine Schräglage einnehmen muß, wenn die Heizpatrone 1 durch die Bohrung 8 in den Hohlraum 4 eingeführt
wird.

Deshalb ist es erforderlich, die Heizpatrone,, die mit einer oben offenen Rohrhülse 12 versehen ist, an dem Halter 2 so zu befestigen, daß die Schwenkbarkeit um den Winkel
Wl nach allen Richtungen ermöglicht wird. Dabei soll sowohl
das axiale als auch das radiale Bewegungsspiel der
Rohrhülse 12 bzw. der Heizpatrone 1 im Halter 2 möglichst klein gehalten werden.

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Um eine solche Verbindung bzw. Befestigung der metallenen, gewöhnlich aus Aluminium bestehenden, an ihrem oberen Ende offenen Rohrhülse 12 der elektrischen Heizpatrone 1 an dem im wesentlichen runden Halter 2 zu erhalten bzw. herzustellen, ist die Rohrhülse 12 an ihrem oberen, offenen Ende mit einem radial nach außen erweiterten Rand 15 versehen, der mit axialem und radialem Spiel in einer Ringnut 18 des Halters 2 angeordnet ist. Dabei ist der sich unmittelbar an den erweiterten Rand 15 anschließende Endabschnitt 19 der Rohrhülse 12 von einem gegenüber der Ringnut 18 radial nach innen vorspringenden Ringbund 20 des Halters 2 umschlossen.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist der erweiterte Rand 15 durch Aufweiten des Rohrhülsenendes gebildet. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den erweiterten Rand als Flanschring 16 auszubilden, der, wie in Fig. 6 dargestellt, durch Kleben oder Schweißen mit dem oberen offenen Ende 19 fest verbunden ist. Eine andere Möglichkeit besteht, darin, den Flanschring 16 durch entsprechende Verformung des oberen Rohrhülsenendes 19 formschlüssig zu befestigen. In diesem Falle weist das obere Rohrhülsenende 19 unterhalb der Flänschringes 16 einen radial nach außen vorspringenden Auflagerand 22 und oberhalb des

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Flanschringes 16 eine radial nach außen gebördelte Endkante 23 auf.

Die Ausgangsform des das obere Hülsenende 19 der Heizpatrone 1 aufnehmenden unteren Abschnitts des Halters 2 ist in Fig. 2 in seiner Ausgangsform dargestellt. Dabei ist zu erkennen, daß der Halter 2 im Axialbereich seines die Ringnut 18 und den Ringbund 20 umfassenden Endabschnitts mit einem konischen Umfangsabschnitt 24 versehen ist, der sich in Richtung Heizpatrone 1 erweiternd an einen zylindrischen Abschnitt 25 anschließt. Infolge der Konizität des Abschnitts 24 ist der Durchmesser d5 seiner Endkante 2 6 größer als der Durchmesser d6 des zylindrischen Abschnitts 25. Die Endkante 2 6 dieses konischen Umfangsabschnitts 24 ist entweder in Gegenrichtung konisch angeschrägt oder, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, mit einem Rundungsradius R von 0,2 mm bis 1 mm versehen. Diese Rundung bzw. konische Anschrägung hat den Zweck, bessere Gleiteigenschaften beim Verformen mittels der in Fig. 5 schematisch dargestellten Preßhülse 30 zu erreichen.

Der Kegelwinkel W2 des konisch erweiterten Umfangsabschnitts 24 beträgt maximal 60°. Auch die Ringnut 18 ist

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mit zwei einander entgegengesetzt konischen Ringflächen .18/1 und 18/2 versehen. Die Konizität der Ringfläche 18/1 entspricht mit ihrem Kegelwinkel W3 sowohl in der Richtung als auch in der Größe zumindest annähernd der Konizität bzw. dem Kegelwinkel W3 des konisch erweiterten Umfangsabschnitts 24. Die Konizität bzw. der Kegelwinkel W4 der dazu gegenläufig konischen Ringfläche 18/2 liegt zwischen 70° und 90°. W4 ist so gewählt, daß nach dem Verformen, d.h. nach dem radialen Nachinnendrücken des konischen Umfangsabschnitts 24 in die in Fig. 4 dargestellte, zumindest annähernd zylindrische Endform, die Ringfläche 18/2 zumindest annähernd parallel zur gegenüberliegenden, planebenen Ringfläche 17 und somit etwa rechtwinklig zur zentralen Achse 9^T des Halters 2 verläuft. Die Ringfläche 18/1 nimmt dabei eine etwa achsparallele Lage ein.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausgangsform des Halters 2 schließt sich an den konischen Abschnitt 18/2 der Ringnut 18 zur Stirnseite 29 hin eine zur Konizität des Abschnitts 18/2 entgegengesetzt konische Ringfläche 28 an, deren Kegelwinkel W5 kleiner, z.B. etwa halb so groß ist wie der Kegelwinkel W2 des in seiner Ausgangsform konischen Umfangsabschnitts 24. Dadurch ergibt sich für die Ringfläche 28 in ihrer Endform ein Kegelwinkel· W6 (Fig. 4), der etwa gieich groß ist wie der ursprüngliche Kegel-

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winkel W5. Jedoch ist im Endzustand die Konizität der Ringfläche 28 derjenigen der Ausgangsform entgegengerichtet. Während sich die Ringfläche 28 im Ausgangszustand zur Stirnfläche 29 hin erweitert, weist die Ringfläche 28 in ihrer in Fig. 4 dargestellten Endform in Richtung der Stirnfläche 29 eine Verengung auf. Die Konizitäten der Ringfläche 28 sind im Anfangszustand und im Endzustand somit einander entgegengerichtet.

Die beiden zueinander entgegengesetzt konischen Ringflächen 18/2 und 28 bilden in ihrer Ausgangsform eine innere Ringkante 27, deren Durchmesser d2 zumindest gleich groß sein sollte wie der Durchmesser d.3 des erweiterten Randes 15 bzw. des Fanschringes 15. Um den Rand 15 bzw. den Flanschring 16 bequem in die Ringnut 18 einführen zu können, ist es aber vorteilhafter, d2 zumindest geringfügig größer zu wählen als d3.

Die in der Ausgangsform des Halters 2 planebene stirnseitige Ringfläche 29' erfährt bei der Verformung des konischen Umfangsabschnitts 24 ebenfalls eine Veränderung. Sie verläuft, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, in der Endform des Halters 2 ebenfalls konisch, wobei der Winkel W7, den die Ringfläche 28 schon in der Ausgangsform mit

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der Ringfläche 18/2 der Ringnut 18 bildet, beibehalten bleibt.

Für das Hindurchführen der Anschlußlitzen 31 der Heizpatrone 1 ist der Halter 2 mit einer zentralen zylindrischen durchgehenden Bohrung 33 versehen, die mit einer . konischen Erweiterung 34 in der Ringnut 18 endet.

Die übrigen Teile bzw. Abschnitte des Halters 2. können unterschiedlich bzw. beliebig geformt, sein. Erfindungswesentlich ist nur der untere Endbereich, der den oberen Endabschnitt der Hülse 12 der Heizpatrone 1.aufnimmt.

Wegen der erforderlichen Festigkeit und Wärmebelastung besteht der Halter 2 in der Regel aus einem geeigneten Metall, z. B. aus Messing, das sich nicht nur auf einfache Weise spanabhebend bearbeiten sondern auch kalt, mittels der Preßhülse 30, verformen läßt. Die Preßhülse 30 ist mit einem konischen Preßabschnitt 36 versehen, an den sich nach unten eine zylindrische Bohrung 35 anschließt, deren Durchmesser d7 zumindest annähernd gleich groß ist wie der Durchmesser d6 des zylindrischen Abschnittes 25. Vorzugsweise kann man diese Bohrung 35 auch um etwa 0,2

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mm bis 0,3 mm größer wählen als der Durchmesser d6 des zylindrischen Abschnittes 25. Wenn man den Durchmesser d.7 der Bohrung 35 gleich groß wählt wie den Außendurchmesser d6 des zylindrischen Abschnittes 25, so ergibt sich, wenn die Preßhülse 30 in Richtung des Pfeiles 38, also von der unteren Stirnseite 29 her über den konischen Umfangsabschnitt 24 geschoben wird, eine Verformung, deren Endzustand in Fig. 4 dargestellt und vorstehend beschrieben ist.

Man erkennt in Fig. 4, daß der radial nach außen erweiterte Rand 15 ein gewisses axiales Spiel s aufweist und daß sich in Folge der konischen Form der Ringfläche 28 die Heizpatrone 1 nach allen Seiten um den Schwenkwinkel Wl, der etwa 5° bis 10° betragen kann, verschwenken läßt, wobei der Rand 15 in der jeweiligen maximalen Schräglage einerseits an der im Endzustand etwa rechtwinklig zur Achse 9' verlaufenden Ringfläche 18/2 und andererseits an der planebenen Ringfläche 17 der Ringnut 18 anliegt.

Es ist klar, daß die unter dem Winkel W7 schräg zueinander verlaufenden Ringflächen 18/2 und 28 gebildete Kante 27 des Ringbundes 20 im Endzustand auf einem Durchmesser liegen sollte, der nur minimal größer ist als der Durchmesser dl der Rohrhülse 12, um ein minimales radiales Spiel zu erhalten.

Claims

1. Vorrichtung für die Befestigung der metallenen, an einem Ende offenen Rohrhülse (12) einer elektrischen Heizpatrone (1) an einem metallenen, zumindest teilweise runden Halter (2), der in die Wand (3) eines ein zu erwärmendes Medium enthaltenden Hohlraums (4) einsetzbar ist und mit welchem die Heizpatrone (1) im Hohlraum (4) positioniert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die an einem Ende offene Rohrhülse (12) mit einem radial nach außen erweiterten Rand (15) versehen ist, der mit axialem und radialem Spiel in einer Ringnut (18) des Halters (2) angeordnet ist, wobei der sich unmittelbar an den erweiterten Rand (15) anschließende Endabschnitt der Rohrhülse (12) von einem gegenüber der Ringnut (18) radial nach innen vorspringenden Ringbund (20) des Halters (2) umschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erweiterte Rand (15) durch Aufweiten des Rohrhülsenendes (12) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erweiterte Rand aus einem formschlüssig oder stoffschlüssig mit dem Rohrhülsenende (12) verbundenen Flanschring (16) besteht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsform des Halters (2) im Axialbereich seines die Ringnut (18) und den Ringbund (20) umfassenden Endabschnitts mit einem konischen Umfangsabschnitt (24) versehen ist, der sich in Richtung Heizpatrone (1) erweiternd an einen zylindrischen Abschnitt (25) anschließt und der in seinem Endzustand zumindest annähernd die zylindrische Form des zylindrischen Abschnitts (25) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Endkante (26) des konischen Umfangsabschnitts (24) konisch angeschrägt oder mit einem Rundungsradius (R) von 0,2 mm bis 1 mm versehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringbund (20) in seiner Endform eine sich zur Ringnut (18) hin erweiternde konische Ringfläche (28) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 der 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel (W2) des konisch erweiterten Umfangsabschnitts (24) maximal 60° beträgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (18) in ihrer Ausgangsform eine erste konische Ringfläche (18/1) aufweist, deren Konizität (W3) zumindest annähernd der Konizität (W2) des konischen Umfangsabschnitts (24) entspricht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (18) in ihrer Ausgangsform eine zweite konische Ringfläche (18/2) aufweist, deren Konizität (W4) der Konizität (W3) der ersten Ringfläche (18/1) entgegengerichtet ist und etwa halb so groß ist wie die Konizität (W2) des Umfangsabschnitts (24).

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringbund (20) in seiner Ausgangsform einen Innendurchmesser (d2) aufweist, der wenigstens gleich groß ist wie der Außendurchmesser (d3) des erweiterten Randes (15, 16) der Rohrhülse (12).

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (28) des Ringbundes (20) in ihrer Ausgangsform eine sich von der Ringnut (18) weg erweiternde Konizität (W5) aufweist, die kleiner ist als der Kegelwinkel (W2) des konischen Umfangsabschnitts (24).

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (2) eine in der Axialebene der Ringnut (18) endende und zur Ringnut (18) sowie zum Ringbund (20) konzentrische Axialbohrung (33) für die Durchführung der Anschlußlitzen (31) der Heizpatrone (1) aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur radialen Verformung des konischen Umfangsabschnitts (24) eine axial ansetzbare Preßhülse (30) mit einer teils konischen und teils zylindrischen Preßbohrung (36; 35) vorgesehen ist.